電氣自動化控制系統(tǒng)改造技術(shù)研究

戰(zhàn)蔭華

（大慶石化工程有限公司，黑龍江 大慶 163714）

電氣自動化控制系統(tǒng)改造實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)流程的優(yōu)化，更利于實(shí)現(xiàn)低耗與高效等生產(chǎn)目標(biāo)。本文主要對電氣自動化控制系統(tǒng)改造技術(shù)展開闡述，分析電氣自動化控制系統(tǒng)改造目標(biāo)，研究先進(jìn)技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)中的改進(jìn)應(yīng)用，希望對我國工業(yè)電氣自動化發(fā)展起到積極推動作用。

1 電氣自動化控制系統(tǒng)改造方向

1.1 工業(yè)生產(chǎn)對系統(tǒng)的技術(shù)要求

工業(yè)生產(chǎn)的成本高與產(chǎn)品質(zhì)量要求高，為提高電氣設(shè)備生產(chǎn)的自動化與連續(xù)性水平，滿足速度與精確度等產(chǎn)品生產(chǎn)要求，自動化控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足以下幾項(xiàng)技術(shù)要求：一是可采取磁場可逆等方式，實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行。二是由以往的電氣自動化控制系統(tǒng)狀態(tài)，逐步向雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)方向過渡，實(shí)現(xiàn)CBP 通訊板在通信網(wǎng)絡(luò)中的高效運(yùn)用。三是機(jī)組控制指標(biāo)應(yīng)當(dāng)滿足工業(yè)生產(chǎn)對控制系統(tǒng)的技術(shù)要求。四是優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)材料數(shù)量與成本等方面的節(jié)約。五是優(yōu)化控制儀表的性能與功用，確保其具備緊急處理系統(tǒng)與自動報(bào)警系統(tǒng)，同時可以實(shí)時自我調(diào)整。

1.2 改造要求

現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展迅猛，對鋼板軋制的生產(chǎn)流程提出了高精度與快速度等技術(shù)要求，為確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，加大電氣自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化力度顯得尤為重要。但實(shí)際上，我國工業(yè)電氣自動化技術(shù)運(yùn)用與改造進(jìn)程相對滯后，仍有較大的發(fā)展完善空間。當(dāng)下的工業(yè)電氣自動化技術(shù)發(fā)展不僅需要滿足環(huán)保與低耗等要求，還需注重系統(tǒng)功用與經(jīng)濟(jì)價值等高效益要求的實(shí)現(xiàn)。工藝流程控制與維修檢查工作，與自動化控制系統(tǒng)的改造同樣重要。改造技術(shù)涉及以下幾點(diǎn)：一是切實(shí)發(fā)揮DCS 的監(jiān)控作用，通過電纜連接集控室DCS 用于集中監(jiān)控電氣系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對各饋線的及時反饋。其中控制網(wǎng)絡(luò)傳輸中電纜應(yīng)用數(shù)量顯得尤為重要，以實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化與高效利用。二是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，在收集分析工藝數(shù)據(jù)的同時，利用光纖連接DCS 控制器與采集柜等裝置，實(shí)現(xiàn)信號遠(yuǎn)程傳輸。三是實(shí)現(xiàn)對工藝流程的智能化監(jiān)測，對系統(tǒng)的自動化檢測與上報(bào)、自我調(diào)整修復(fù)。日常維護(hù)與監(jiān)測工作同樣重要，以延長設(shè)備使用壽命。四是實(shí)現(xiàn)PLC 技術(shù)在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的高效運(yùn)用，通過可編程邏輯控制實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程自動化與智能化，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量。五是實(shí)現(xiàn)自動化元件的高效運(yùn)用，包括傳感器等，及時收集與傳輸生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，最終提高控制自動化水平。

1.3 改造注意事項(xiàng)

工業(yè)電氣自動化設(shè)備是機(jī)械化與智能化的結(jié)合體，利于工業(yè)效率與質(zhì)量的提升。工業(yè)電氣自動化發(fā)展中的注意事項(xiàng)體現(xiàn)在以下幾方面：一是明確掌握生產(chǎn)中運(yùn)用的數(shù)學(xué)模式，針對于張力與摩擦力、偏差等數(shù)學(xué)計(jì)算問題，還需加強(qiáng)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，合理制定控制模型，實(shí)現(xiàn)各指標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算問題的處理與糾正，逐步提高計(jì)算精度。尤其是軋制工藝技術(shù)的運(yùn)用，仍處于摸索性前進(jìn)階段，生產(chǎn)尺寸誤差等問題不能避免，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際設(shè)定參數(shù)優(yōu)化理論模型，盡可能的減少試軋次數(shù)。二是優(yōu)化變換系統(tǒng)與檢測儀表的性能功用。現(xiàn)代工業(yè)對生產(chǎn)速度與精度等提出了更高要求，應(yīng)當(dāng)加大檢測儀表功用性能的優(yōu)化力度，滿足軋機(jī)線上與動態(tài)檢測殘余應(yīng)力等要求的同時，提高生產(chǎn)進(jìn)度與效益。三是提高計(jì)算機(jī)檢修便利性與可靠性等性能，實(shí)現(xiàn)電氣自動化控制控制系統(tǒng)的高效配置。計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，帶動了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)化進(jìn)程，唯有加大管理機(jī)制完善力度，才能實(shí)現(xiàn)控制機(jī)與管理機(jī)的高效結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)分級集成控制系統(tǒng)的優(yōu)化。四是綜合工藝流程與機(jī)電設(shè)備等條件要素，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)最優(yōu)控制，確保生產(chǎn)高效性與安全可靠性。最優(yōu)控制過程與操作復(fù)雜繁瑣，不能忽視各種不確定性因素的影響，尤其是各種主觀與客觀因素的無法量化問題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)改善與深入研究，提高技術(shù)人員的技術(shù)水平和應(yīng)急處理能力，確保生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

1.4 改造目標(biāo)

主要體現(xiàn)在兩個方面：一是簡化軟件結(jié)構(gòu)。軟件是對作業(yè)設(shè)備的操作，是控制系統(tǒng)重要組成部分，直接關(guān)乎工藝流程優(yōu)化與工藝控制成效。優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)能夠強(qiáng)化控制系統(tǒng)性能，以此帶動技術(shù)工藝優(yōu)化。軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化運(yùn)用了模塊化設(shè)計(jì)理念，各模塊控制的功能不同。除此之外，應(yīng)當(dāng)著重考慮到各種加工方式的有機(jī)結(jié)合。圍繞生產(chǎn)目標(biāo)與實(shí)際操作等要素，科學(xué)劃分軟件結(jié)構(gòu)各單元，加大各模塊控制程序的優(yōu)化力度，以盡快實(shí)現(xiàn)軟件優(yōu)化等目的。二是提高系統(tǒng)控制成效，優(yōu)化軟件程序的同時，促使程序核心作用得以充分發(fā)揮，以提高系統(tǒng)控制成效。軟件程序優(yōu)化的前提是系統(tǒng)良好運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行能力不能出現(xiàn)退步等不良情況，要求程序設(shè)計(jì)優(yōu)化以各指令合理可行為重要前提；在其基礎(chǔ)上，加大軟件設(shè)計(jì)方式研究力度，以提升系統(tǒng)控制有效性。

2 改造技術(shù)在電氣自動化控制系統(tǒng)的運(yùn)用

2.1 兩級自動化控制

現(xiàn)代技術(shù)優(yōu)化了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中以兩級自動化控制系統(tǒng)的作用優(yōu)勢最為明顯。系統(tǒng)狀態(tài)與工藝控制等數(shù)據(jù)信息，通過I/O 網(wǎng)與傳動網(wǎng)等連接的多級通訊網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息交換，最終實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的分散控制與并行運(yùn)算等作用最大程度發(fā)揮。

2.2 人機(jī)界面控制

基于監(jiān)控組態(tài)軟件的人機(jī)交互界面，能夠合理的實(shí)現(xiàn)連軋?jiān)O(shè)備控制，尤其是上位機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)，借助了現(xiàn)代通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)系統(tǒng)作用最大程度發(fā)揮。自動化控制系統(tǒng)各層面的信息交換，依托于PLC 網(wǎng)絡(luò)與人機(jī)接口，前者為I/O站間的數(shù)據(jù)信息共享提供了通訊網(wǎng)絡(luò)保障，實(shí)現(xiàn)向各調(diào)速傳動系統(tǒng)傳送PLC 設(shè)定控制指令等參數(shù)指標(biāo)，最終在人機(jī)界面上顯示傳送的參數(shù)與系統(tǒng)狀態(tài)。

2.3 速度級聯(lián)控制

運(yùn)用基于PLC 的CPU 自身運(yùn)算快速與短周期運(yùn)算等浮點(diǎn)運(yùn)算功能，提高控制系統(tǒng)穩(wěn)定性與實(shí)效性。PLC 編程能夠向控制系統(tǒng)傳輸速度級聯(lián)控制相關(guān)數(shù)據(jù)信息，最終提高系統(tǒng)控制成效與穩(wěn)定性。除速度級聯(lián)控制外，微張力控制的應(yīng)用價值不能忽視。以往基于弱磁調(diào)速的軋機(jī)組，在弱磁區(qū)域的轉(zhuǎn)矩與點(diǎn)數(shù)電流無比例關(guān)系，在微張力控制中需要利用轉(zhuǎn)矩記憶原理實(shí)現(xiàn)直流傳動裝置輸出量的有效收集，同時規(guī)避了電流記憶法的應(yīng)用局限性問題。

2.4 仿真觀測

傳統(tǒng)系統(tǒng)的仿真觀測體現(xiàn)在以下幾方面；一是單機(jī)仿真觀測。由監(jiān)控仿真軟件在線仿真檢測各電機(jī)運(yùn)行狀況，同時有修正與調(diào)試不合理參數(shù)的作用，確保電機(jī)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。二是軋機(jī)仿真觀測，主要通過網(wǎng)卡途徑實(shí)時通訊PLC，從而實(shí)現(xiàn)對軋機(jī)的仿真觀測。

2.5 電壓與常閉觸點(diǎn)優(yōu)化

從電壓簡化處理入手分析，在繼電接觸器電路中，直流電路主要采取分開展示方式在交流控制電路中存在。將PLC電路中梯形圖結(jié)合在一起，信號燈方式方面，需要將接觸器控制程序與后一步控制器信號燈結(jié)合在一起。從優(yōu)化處理常閉觸點(diǎn)入手分析，PLC 控制繼電器控制中的停止開關(guān)等常閉點(diǎn)，改造后各觸點(diǎn)在PLC 控制系統(tǒng)中成為了常開點(diǎn)。通入電源后各輸入點(diǎn)被接通，常開點(diǎn)隨之閉合，雖然各觸點(diǎn)在梯形圖上顯示常開狀態(tài)，但是在系統(tǒng)中處于閉合狀態(tài)。

2.6 冗余保護(hù)

電氣自動化控制系統(tǒng)在實(shí)踐中仍有諸多不足，應(yīng)當(dāng)加大系統(tǒng)問題分析力度，在強(qiáng)化原有性能與系統(tǒng)完成提升任務(wù)的基礎(chǔ)上，實(shí)時監(jiān)測運(yùn)行參數(shù)的變化情況。除此之外，安裝保護(hù)裝置，加強(qiáng)對PLC 控制系統(tǒng)的跳繩連鎖功用保護(hù)與輸出繼電器連鎖功用保護(hù)。利用安全回路內(nèi)外部串聯(lián)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對安全回路冗余功用的保護(hù)。

綜上所述，電氣自動化控制系統(tǒng)改造是系統(tǒng)性工程，不僅需要考慮生產(chǎn)目標(biāo)與實(shí)際操作等方面的問題，還需從自動化技術(shù)與設(shè)備等多個角度入手統(tǒng)籌規(guī)劃，確保系統(tǒng)改造符合工業(yè)生產(chǎn)要求。尤其是在技術(shù)設(shè)備方面，雖然滿足了現(xiàn)階段生產(chǎn)與發(fā)展需求，但隨著產(chǎn)品質(zhì)量與精確度等要求的提高，也應(yīng)當(dāng)逐步加大改造力度。企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大人才培養(yǎng)與引進(jìn)力度，確保自動化控制工作成效與改造進(jìn)度，最終實(shí)現(xiàn)對機(jī)械技術(shù)與控制系統(tǒng)的實(shí)時更新。